李健峰
摘 要:隨著城市化進(jìn)程的加快,垃圾圍城在中國早已是普遍現(xiàn)象。當(dāng)前,城市生活垃圾累積堆存量已達(dá)80億噸,占地80多萬畝,且垃圾產(chǎn)生量仍以5%-8%的速度增長,占地量以平均每年4.8%的速度持續(xù)增長。全國668個城市中,有2/3的城市處于垃圾包圍之中,其中1/4已無填埋堆放場地,“垃圾圍城”現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,對公共環(huán)境和公眾健康的危害也日益凸現(xiàn),也給中國的城市敲響了警鐘。而在世界范圍內(nèi),已有2000多座生活垃圾焚燒發(fā)電廠,歐盟于2001年就出臺了填埋禁令,歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)70%-90%的生活垃圾均焚燒處理。通過焚燒后,垃圾可以減容90%,減量80%。據(jù)《“十二五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》,截止到2015年年底,我國投產(chǎn)和在建的生活垃圾焚燒發(fā)電廠超過300座。垃圾焚燒發(fā)電將成為我國城市處理垃圾的主要方式。
關(guān)鍵詞:垃圾焚燒;機械爐;分析
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.024
1 爐型工藝選擇
目前,在垃圾焚燒領(lǐng)域中技術(shù)成熟的焚燒爐型主要有機械爐排爐、流化床、回轉(zhuǎn)窯,這三種爐型基本原理如下:
1.1 機械爐排爐
靠爐排的運動,使垃圾移動、翻轉(zhuǎn),與高溫氣體充分接觸后燃燒燃燼。根據(jù)爐排型式不同,爐排爐又分為往復(fù)式、順推式、逆推式和階梯式等。
1.2 流化床
由預(yù)熱后熱空氣吹動垃圾,使其呈流態(tài)化燃燒,未燃燼顆粒經(jīng)爐內(nèi)高溫分離后,返回爐膛內(nèi)循環(huán)燃燒燃燼。
1.3 回轉(zhuǎn)窯
垃圾在回轉(zhuǎn)窯中翻轉(zhuǎn)、前進(jìn)燃燒,直至燃燼。
目前我國垃圾分類做得還很不到位,所以我國的垃圾存在著成分復(fù)雜,水分高,熱值低的特點,而機械爐排爐具有垃圾適應(yīng)性強,技術(shù)成熟,應(yīng)用時間最早,是我國應(yīng)用最廣泛的垃圾焚燒爐型。截止到2014年底已正式投運的181座生活垃圾焚燒設(shè)施中,爐排爐焚燒廠共133座,占73.5%;另外46座采用流化床技術(shù),占25.4%;以及2座回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處理設(shè)施。
2 機械爐排型式比較
2.1 三菱-馬丁爐排
2.1.1結(jié)構(gòu)特點:
三菱-馬丁爐排是逆推往復(fù)式爐排,活動爐排與固定爐排以行為單位交錯布置,按一定的斜度依次排列,當(dāng)爐排片上的垃圾在重力作用下向下移動的同時,垃圾料層下部受與重力方向相反的傾斜推力,使得一部分垃圾沿爐排表面往相反方向移動,產(chǎn)生了向上運動,由此完成垃圾層的充分?jǐn)嚢琛?/p>
2.1.2 優(yōu)點
(1)灼熱的物料沿爐排表面向上滑動,使新加入的垃圾與灼熱層混合在一起,因此干燥和點火可在很短時間內(nèi)完成;
(2)在燃燒過程中,整個垃圾層被均勻攪拌,以達(dá)到完全燃燒。在后燃燒階段,殘留可燃物通過同樣的逆推方式送回燃燒區(qū),繼續(xù)燃燒,使燃燒更充分;
(3)由于垃圾層能充分?jǐn)嚢?,因此料層非常平整,燃燒狀態(tài)穩(wěn)定;
(4)由于逆向推動可相應(yīng)延長垃圾在爐內(nèi)的停留時間,爐床長度小,可減少安裝占地,因此在處理能力相同的情況下,爐排面積可以小于順推爐排。
2.2 西格斯?fàn)t排
2.2.1 結(jié)構(gòu)特點
西格斯?fàn)t排是由不同爐排單元組成的往復(fù)階梯式順推爐排。每個標(biāo)準(zhǔn)爐排單元都由固定式爐條、滑動式爐條和翻動式爐條相互結(jié)合而成,并且可以各自單獨控制。每個爐排組模塊包括2排固定爐排片,2排水平滑動爐排片和2排上下翻動的爐排片。每個爐排組模塊的框架兩側(cè)分別設(shè)置獨立的三組液壓驅(qū)動,其中一組驅(qū)動兩行爐排片的水平運動,另外兩組分別驅(qū)動兩行爐排片的上下翻轉(zhuǎn)運動。
2.2.2 優(yōu)點
(1)它適應(yīng)于寬范圍熱值變化的垃圾的燃燒,負(fù)荷變化范圍為70%-110%;
(2)能夠?qū)⑤斔蛣幼鳎ㄋ竭\動)、攪拌和通風(fēng)動作(垂直運動)區(qū)分開的爐排控制系統(tǒng),相互獨立,操作靈活性高。其獨特的爐排技術(shù),使滑動爐排推動垃圾向前運動并決定了垃圾層厚度及停留時間;擺動爐排則起到攪拌垃圾層的作用。使系統(tǒng)很容易根據(jù)垃圾成分變化做出相應(yīng)調(diào)整,特別適合低熱值、高水分的中國垃圾;
(3)采用預(yù)組裝和模塊化結(jié)構(gòu),每個模塊是通用的,且均在制造廠進(jìn)行預(yù)組裝和測試,施工周期縮到最短;一次風(fēng)通過水平開孔而不是垂直開孔進(jìn)入爐膛,這樣減少了垃圾漏屑量;同排爐排片之間無摩擦,相鄰爐排片之間采用柔性刮片,無摩擦;
(4)一次風(fēng)由5臺風(fēng)機為對應(yīng)的爐排區(qū)段提供,分區(qū)獨立輸送到各爐排單元,優(yōu)化送風(fēng)量,達(dá)到最佳燃燒效果,便于對燃燒的控制。
2.3 日立造船爐排
2.3.1 結(jié)構(gòu)特點
日立造船爐排是順推往復(fù)式爐排,爐排為縱列布置,固定爐排列與活動爐排列交錯布置,垃圾依靠自身重力、活動爐排列的往返運動對垃圾層產(chǎn)生的縱向推力及剪力向前推進(jìn);各段爐排間設(shè)置了較大落差以增強燃燒效果;并在燃燒段固定爐排設(shè)置剪切刀,該裝置可松動垃圾塊、使垃圾層均勻,一次風(fēng)分布均勻,可避免垃圾在爐排上結(jié)團而影響垃圾的透氣性、燃燼程度及在垃圾層產(chǎn)生風(fēng)洞。
2.3.2 優(yōu)點
(1)爐排很適應(yīng)國內(nèi)的高水分、低熱值垃圾;剪切刀的設(shè)置對于含水量高的垃圾燃燒結(jié)塊有明顯的破碎效果;將一次風(fēng)溫度加熱到300?C,可以有效地提高垃圾焚燒處理的適應(yīng)范圍;爐排下設(shè)置多個風(fēng)室有利于燃燒空氣的調(diào)節(jié);空冷壁的設(shè)置有利于防止?fàn)t墻結(jié)焦;
(2)爐排上設(shè)置落差,使垃圾翻轉(zhuǎn)、松散;活動爐排與固定爐排相互運動,可以清除爐排片間的積灰,避免堵塞;
(3)僅在前墻和后墻設(shè)置水冷壁,兩邊的側(cè)墻不設(shè)置水冷壁而采用風(fēng)冷技術(shù),設(shè)置專門的冷卻風(fēng)機對側(cè)墻進(jìn)行風(fēng)冷;提高了垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)的溫度。
2.4 荏原HPCC爐排
2.4.1 結(jié)構(gòu)特點
荏原HPCC爐排是水平往復(fù)式階梯順推爐排,爐排采用的是爐寬方向爐排片列在垃圾輸送方向間隔布置,前后動作的橫列往復(fù)運動階梯式結(jié)構(gòu)。爐排由干燥,燃燒,燃燼的各爐排單元結(jié)構(gòu),各自依靠獨立的驅(qū)動裝置,可依據(jù)處理能力設(shè)定相應(yīng)的干燥,燃燒速度,進(jìn)行每個區(qū)域的運動控制。爐排爐床主要由耐熱鑄鋼制的爐排片結(jié)構(gòu),在表面用燃燒熱加熱,里面采用一次燃燒空氣進(jìn)行冷卻。爐排由爐排單元組合結(jié)構(gòu),應(yīng)根據(jù)其處理能力,爐排片燃燒負(fù)荷,熱負(fù)荷決定適合的爐床面積。
2.4.2 優(yōu)點
(1)整體角度為水平、單個爐排角度上傾的橫向型爐排??梢栽诙虝r間內(nèi)進(jìn)行攪拌、干燥、燃燒,運動性能高;
(2)4段獨立驅(qū)動,即使垃圾品質(zhì)變化,依靠各段爐排速度可便攜的進(jìn)行調(diào)整,仍然可以穩(wěn)定燃燒;
(3)從微小的爐排間隙高速供給燃燒空氣,可以形成均一火焰,燃燒性能高。
3 結(jié)語
本文四種機械爐排型式是目前我國垃圾焚燒廠引進(jìn)的主要機械爐排爐型,已經(jīng)在我國垃圾焚燒廠廣泛應(yīng)用。通過對這四種機械爐排型式結(jié)構(gòu)和特點的比較分析,為實際工程應(yīng)用中的選擇提供參考。
參考文獻(xiàn):
[1]楊慧芬.固體廢棄物處理技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.
[2]張益,趙由才.生活垃圾焚燒技術(shù)[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社,2000.